[发明专利]可调谐太赫兹波极化旋转的柔性超材料及其使用方法

说明书

可调谐太赫兹波极化旋转的柔性超材料及其使用方法，涉及一种超材料及其使用方法。本发明可调谐太赫兹波极化旋转的柔性超材料包括衬底和微通道层，微通道层分为第一微通道层和第二微通道层，第二微通道层位于衬底和第一微通道层之间。上述柔性超材料的使用方法：将液体溶液注入宽微通道；待液体溶液注满宽微通道，继续注入液体溶液直至第一微通道层变形突起，形成波浪状非平面，为非平面态；液体溶液未将第一微通道层顶起，可调谐太赫兹波极化旋转的柔性超材料为平面态。本发明柔性超材料在太赫兹情况下可实现极化转换和极化旋转，并且通过微流控技术对超材料进行结构重构，从而实现了偏振转换效率和偏振旋转角度的调谐，可有效地控制偏振。

技术领域

本发明涉及一种超材料及其使用方法。

背景技术

极化作为电磁波的一种固有特性，在光学成像、生命科学显微镜和多路光通信等领域发挥着重要作用。通过偏振变换或偏振旋转可有效地操纵偏振方向。极化转换通常可通过各向异性的材料或结构来实现，而极化旋转通常依赖于法拉第效应。光栅和光子晶体也被提出用于偏振方向控制。近年来，超材料被提出作为操纵电磁波的振幅、相位延迟和极化的有效手段。这种操作高度依赖于超材料单元分子的几何结构。通过适当的单元分子设计，实现了有前景的应用，包括光束转向，衍射限制聚焦和全息成像等。

发明内容

超材料的极化转换主要依赖于超材料单元分子的各向异性，而极化旋转通常通过手性结构的单元分子实现。为了在实际应用中有效地控制偏振，本发明提供了可调谐太赫兹波极化旋转的柔性超材料及其使用方法。

本发明可调谐太赫兹波极化旋转的柔性超材料，包括衬底和微通道层，微通道层分为第一微通道层和第二微通道层，第二微通道层位于衬底和第一微通道层之间；

第一微通道层为柔性材料；第一微通道层包括主微通道，主微通道为N条，等间距横向平行排列；主微通道内填充液态金属；每条主微通道均由M个相同的微通道单元等距离连通组成，微通道单元为手性结构；

第二微通道层中有等间距纵向平行排列的M条宽微通道，宽微通道相互连通；宽微通道的宽度与微通道单元宽度相同；宽微通道内填充液体溶液；液体溶液入口和液体溶液出口分别与宽微通道相连通。

上述可调谐太赫兹波极化旋转的柔性超材料的使用方法，其特征在于打开液体溶液入口和液体溶液出口，将液体溶液注入宽微通道；待液体溶液注满宽微通道后关闭液体溶液出口，继续注入液体溶液直至第一微通道层变形突起，形成波浪状非平面，为非平面态；

液体溶液未将第一微通道层顶起，可调谐太赫兹波极化旋转的柔性超材料为平面态。

本发明可调谐太赫兹波极化旋转的柔性超材料在太赫兹情况下可实现极化转换和极化旋转，并且通过微流控技术对超材料进行结构重构，从而实现了偏振转换效率和偏振旋转角度的调谐，可有效地控制偏振，是一种灵活、多功能的超材料。

本发明可调谐太赫兹波极化旋转的柔性超材料线偏振到其正交方向的交叉透射率在0～28％之间有实时变化，偏振旋转角在实验中显著从-12.8°调整到13.1°。极化太赫兹波可以在太赫兹通信复用、各向异性或双折射材料分析和全息成像等方面发挥重要作用。本发明可调谐太赫兹波极化旋转的柔性超材料其有效的偏振控制为太赫兹范围内的光学器件集成，用于波束控制、光学成像和光聚焦等应用提供了基础。

附图说明

图1是本发明可调谐太赫兹波极化旋转的柔性超材料结构示意图；

图2是本发明可调谐太赫兹波极化旋转的柔性超材料平面态结构示意图；

图3是本发明可调谐太赫兹波极化旋转的柔性超材料非平面态结构示意图；

图4是可调谐太赫兹波极化旋转的柔性超材料为非平面态时，电偶极子和磁偶极子相互作用引起极化旋转的原理图；

图5是实施例1柔性超材料不同变形振幅A下太赫兹范围的模拟极化旋转角曲线图；